Синтетические алмазы, которые получают в лабораториях, специалисты рассматривают как стратегический материал электронной техники XXI века. Всё потому, что они имеют перспективные высокотехнологичные применения — например, в качестве регистров и ячеек памяти в квантовом компьютере или источников одиночных фотонов. Последние способны в тысячу раз повысить эффективность устройств передачи информации и улучшить системы квантового шифрования.

 

Для синтеза алмазов с редкими и необычными характеристиками необходимы новые растворители-катализаторы. Ученые ИГМ СО РАН выяснили, что ими могут быть различные редкоземельные металлы, которые практически не исследовались с этой точки зрения.

 

Специалисты установили, какие условия необходимы, чтобы кристаллизация происходила в расплавах редкоземельных металлов (скандия, иттрия и лантаноидов), а кроме того, определили оптимальные параметры синтеза монокристаллического алмаза.

 

Эксперименты проводили при давлении 7,8 ГПа в интервале температур 1 800—2 100 °С на беспрессовой аппаратуре высокого давления (БАРС), разработанной в ИГМ СО РАН.

 

«Мы показали: в зависимости от состава редкоземельных металлов алмаз кристаллизуется в форме октаэдров, кубооктаэдров и более сложных многогранных полиэдров. Причем все они принадлежат к редкому типу кристаллов, не содержащих примеси азота. То есть расплавы редкоземельных металлов выступают не только катализаторами синтеза алмаза, но и эффективными поглотителями азота», — отмечает заведующий лабораторией экспериментальной минералогии ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Юрий Николаевич Пальянов.

 

Кроме того, благодаря новым растворителям-катализаторам в структуру алмаза входят такие примеси, как кремний, германий и олово. Оптические центры с атомами именно этих элементов имеют уникальные спектральные свойства, которые делают искусственный кристалл перспективным для квантовых технологий. Таким образом, разработка ученых ИГМ СО РАН открывает новую область использования редкоземельных металлов.